Дек 20

Способы моделирования ударных воздействий на организм

Для моделирования воздействия ударных ускорений, которые могут возникнуть как при нормально, так и аварийно протекающих режимах полета космического корабля, используется большое число механических стендов. Однако для того, чтобы реализовать использование результатов экспериментальных наблюдений и описать их надлежащим образом в математическом виде, а также с целью быстрого ввода их в биодинамические модели, необходимо провести большой объем экспериментальных исследований с воздействием ударных ускорений сложной гармонической структуры, которые могут иметь место в условиях реального полета. Эта необходимость обусловлена тем, что исследования проводились с ударными воздействиями простой гармонической структуры – прямоугольной, треугольной и полусинусоидальной формы ударных импульсов. Простейшим из устройств, используемых при этом, является вышка для вертикального сброса. Для обеспечения воспроизводимости условий ударного воздействия здесь используется сила земного притяжения. Регулирование параметров амплитуды и продолжительности ударного воздействия может быть достигнуто использованием стендов с гидравлическим торможением, с разрушающимися материалами, такими, как алюминиевые сотовые ячейки, или стендами с энергопоглощающими устройствами, такими, как эластомерные материалы или гидроамортизаторы.

Рис. 6. Стенд ударных перегрузок торможения «Дейзи»

Катапультные тренажеры-вышки начали применять в исследованиях воздействия ударных ускорений +GZ на человека вскоре после окончания Второй мировой войны для оценки устройств аварийного спасения и для подготовки летных экипажей. Эти катапультные вышки оборудованы и пиротехническими и пневматическими системами отстрела кресел с испытуемыми. Салазки с ракетным двигателем, разгоняемые по горизонтально проложенным рельсам, с системой водяного торможения применяются для исследования комбинированного действия ускорений с быстрым торможением и аэродинамического напора, что имеет место при аварийном покидании высокоскоростного самолета в полете. Более точные исследования действия ударных ускорений проводились при использовании салазок с системой пневматического разгона и водяного торможения, специально сконструированных для проведения исследования с участием людей. Это устройство показано на рис. 6.

Другие моделирующие стенды состоят из простых маятников и ударников с пневматическим приводом. Маятниковые стенды ударных ускорений используются для оценки эффективности систем противоударной защиты и при изучении предельно переносимых воздействий ударного характера на область головы, а также при определении противоударной надежности защитных шлемов. Для исследования травм головы и грудной клетки при воздействии ударных ускорений разработаны специальные пневматические ударники с малой величиной ударного импульса.

Моделирующие стенды ударных ускорений должны конструироваться в расчете на точное выдерживание параметров ударного воздействия, если при ускорениях ударного характера, близких по своей величине к предельно переносимым уровням, испытуемыми являются люди-добровольцы. Воспроизводимость параметров ударных ускорений имеет особо важное значение при проведении испытаний, в которых величина ударного импульса повышается градуально, малыми ступеньками, пока не достигнет предела «добровольной переносимости». Более того, необходимо уделить пристальное внимание экспериментальной аппаратуре, используемой на стенде-имитаторе ударных ускорений, и добиться высокой точности производимых измерений. В случаях, когда используется реальный прототип устройства аварийного спасения, например катапультируемое сидение космонавта, необходимо помнить о том, что проект конструкции кресла обеспечивает низкий предел безопасности,– фактор надежности порядка 1,25, поскольку исследуемые параметры ударных ускорений будут иметь место лишь в аварийной ситуации полета. Этот предел безопасности, удовлетворяющий условию с малой вероятностью события, как аварийное катапультирование, явно недостаточен при проведении исследования с участием испытуемых-добровольцев. Надежность конструкции или ее отсутствие оказывают влияние не только на безопасный исход исследования, но и на точность выдерживания параметра ударного импульса, передаваемого испытуемому. К сожалению, исследователи нередко забывают о передаточных характеристиках аппаратуры или отдельных элементов катапультного кресла ударных ускорений, таких, как подушечки сидения и амортизирующие устройства. В этих случаях обычно трудно, а порою даже невозможно сделать обобщенные выводы об эффективности системы и произвести экстраполяционную оценку других вариантов конструктивных решений устройств аварийного спасания. В тех же случаях, когда основной задачей исследования является установление предельно переносимых величин ударных ускорений, то проще выбрать стандартную жесткость кресла и исключить эластические амортизаторы. Кроме того, жесткая конструкция кресла отличается тем преимуществом, что может быть использована повторно, при проведении экспериментального наблюдения с ударными воздействиями.

Но за ясными требованиями по обеспечению безопасности методики и используемой аппаратуры лежат фундаментальные вопросы этического порядка, всегда возникающие при проведении подобных исследований. Понятно, самый главный вопрос: «Оправдывает ли ценность научных результатов, получаемых при ударных воздействиях у людей, риск, которому подвергаются испытуемые?» – должен решаться не только в начальных фазах планирования программы научно-исследовательских экспериментов, но и непосредственно перед каждым испытанием, когда объем и полнота данных, которые необходимо собрать, определены более точно. Во всяком случае, главной этической задачей исследователей является обеспечение минимального риска испытуемых. Мероприятия, которые могут быть осуществлены с этой целью, включают тщательное физикальное обследование испытуемых до воздействия и после него и скрупулезное медицинское наблюдение за их состоянием как в период испытания, так и после него, а также педантичное выполнение всех инструкций по технике безопасности при работе на моделирующем стенде ударных ускорений и точное знание порядка действий при возможных несчастных случаях. Тщательность обследования испытуемых после окончания исследования и последующее диспансерное наблюдение зависят от характера и цели испытания, субъективного самочувствия испытуемых и результатов врачебного контроля.

Похожие статьи:

  1. Физиологическое и патологическое действие ударных ускорений Большинство исследований по изучению действия ударных ускорений на организм человека...
  2. Устойчивость человека к ускорениям и критерии ее оценки Оценка устойчивости организма к действию ускорений зависит от характера выбранного...
  3. Переносимость человеком воздействий ударных ускорений произвольного направления Исследования предельно переносимых ударных ускорений в основном были сосредоточены на...

автор admin \\ теги: , , ,



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.